5 principais tipos de corrosão do alumínio

A corrosão de metais pode comprometer sua resistência funcional, levando a uma degradação estrutural significativa, incluindo fissuras, fraturas parciais de componentes e, em casos extremos, falha total do material. O alumínio e suas ligas são amplamente utilizados em diversos setores industriais devido à sua alta relação resistência/peso e passividade inerente. Neste artigo, discutiremos os 5 principais tipos de corrosão do alumínio e como preveni-los.

O que é corrosão do alumínio?

A corrosão do alumínio é a degradação gradual das moléculas de alumínio em seus óxidos, o que diminui as propriedades físicas e químicas do material. O alumínio é inerentemente um metal reativo, mas também um metal passivo. Isso significa que, embora o alumínio recém-formado reaja com o oxigênio e a água presentes no ambiente, os compostos resultantes formam uma camada protetora na superfície que protege o material subjacente de degradação adicional. Essa camada de óxido não reativa adere bem à superfície e não se desprende facilmente, como acontece com o aço inoxidável. Ao contrário de processos deliberados, como a gravação a laser e a anodização do alumínio , a corrosão é um processo lento que pode levar meses ou anos.

Tipos de corrosão do alumínio

O grau e a forma de corrosão do alumínio dependem não apenas do meio corrosivo, mas também estão intimamente relacionados à composição e à têmpera da liga de alumínio. Em ambientes de serviço típicos, as principais formas de corrosão para o alumínio e suas ligas incluem corrosão por pite, corrosão intergranular, corrosão por esfoliação, fissuração por corrosão sob tensão (SCC) e corrosão galvânica.

Corrosão localizada

A corrosão por pite é a forma mais comum de degradação observada em alumínio e ligas de alumínio . Geralmente, a corrosão por pite em ligas de alumínio na atmosfera não é severa, mas é significativamente mais agressiva em água, podendo levar à perfuração em um período relativamente curto. As condições propícias à corrosão por pite incluem a presença de íons que inibem a corrosão generalizada (como SO₄²⁻ ^{, SiO₃²⁻ e PO₄²⁻),} _juntamente com _íons que ^destroem _localmente ^a película passiva (como Cl⁻ ⁾ , bem como a presença de aceleradores (oxidantes) que promovem a reação catódica.

Para prevenir a corrosão por pite em ligas de alumínio, as medidas de controle ambiental geralmente envolvem a remoção de íons oxidantes, como os íons cloreto, do meio. A presença de íons de cobre na água é uma causa comum de corrosão por pite em alumínio, portanto, minimizar o teor de cobre na água é essencial.

O alumínio de alta pureza é resistente à corrosão por pites. No entanto, o teor e a distribuição de impurezas no alumínio comercialmente puro afetam significativamente sua resistência à corrosão por pites. As ligas de alumínio contendo cobre apresentam a menor resistência à corrosão por pites. As ligas de alumínio-manganês e alumínio-magnésio podem alcançar melhor resistência à corrosão por pites, desde que a qualidade de seu processamento seja mantida.

Corrosão Intergranular

A corrosão intergranular (CIG) refere-se ao dano por corrosão que se inicia e se desenvolve ao longo ou imediatamente adjacente aos contornos de grão de um metal em um ambiente corrosivo específico. O estado físico-químico dos contornos de grão difere do interior do grão. Em meios corrosivos específicos, essa diferença leva a danos por corrosão localizados e seletivos devido à ação de microcélulas galvânicas. Em aplicações práticas, o alumínio puro não sofre CIG. Ligas nos sistemas Al-Cu, Al-Cu-Mg e Al-Zn-Mg-Cu exibem significativa suscetibilidade à CIG. Tratamento térmico inadequado pode levar a uma forte propensão à CIG. Especificamente, quando a fase rica em cobre CuAl₂ _precipita continuamente ao longo dos contornos de grão, zonas empobrecidas em cobre são formadas simultaneamente adjacentes aos contornos. Uma célula de corrosão é estabelecida onde o CuAl₂ _e a zona empobrecida em cobre formam o cátodo e o ânodo, respectivamente. A zona empobrecida em cobre sofre corrosão, resultando em CIG.

Além disso, a precipitação nos contornos de grão pode ocorrer em outros sistemas de ligas. Por exemplo, precipitados grosseiros da fase rica em magnésio podem aparecer nos contornos de grão de ligas de alumínio com alto teor de magnésio. Essa fase atua como ânodo, sofre danos seletivos e causa corrosão intergranular (CIG). Essas condições são sensíveis ao processamento e ao tratamento térmico da liga. O processamento correto pode tornar as ligas sensíveis menos suscetíveis, enquanto o processamento inadequado pode causar CIG severa mesmo em ligas que inicialmente não eram muito sensíveis.

O tratamento térmico adequado para eliminar a precipitação contínua de fases deletérias ao longo dos contornos de grão pode mitigar eficazmente a tendência à corrosão intergranular (CIG).

Corrosão por esfoliação

A corrosão por esfoliação é uma forma específica de corrosão que afeta as ligas de alumínio. Caracteriza-se pela propagação lateral ao longo dos contornos de grão, paralela à superfície do perfil da liga. Esse dano se manifesta como pulverização, descamação, formação de bolhas ou mesmo delaminação. A esfoliação reduz significativamente a resistência e a ductilidade da liga de alumínio, diminuindo assim a vida útil da estrutura. A corrosão por esfoliação ocorre frequentemente quando o material da liga de alumínio não foi recozido ou foi recozido de forma insuficiente. Ligas de alumínio submetidas a tratamento de estabilização geralmente apresentam maior suscetibilidade à corrosão por esfoliação. Quando as condições ambientais, como a temperatura, são atendidas, a corrosão por esfoliação se inicia, a corrosão localizada se acelera e a liga sofre danos severos com uma morfologia característica de descamação camada por camada.

As principais medidas para mitigar ou eliminar a corrosão por esfoliação em ligas de alumínio incluem:

• A adição de elementos de transição refinadores de grãos, como Cr e Mn, visa inibir ou retardar a precipitação de segundas fases ao longo dos contornos de grão e promover sua distribuição uniforme tanto dentro dos grãos quanto nos contornos. Isso interrompe o caminho anódico para o desenvolvimento da corrosão.
• Incorporar elementos que reduzem a diferença de potencial entre as fases, como a adição de uma quantidade controlada de Zn às ligas de Al-Mg.
• Utilizando procedimentos adequados de tratamento térmico.
• Utilizando proteção catódica por meio de ânodos de sacrifício.

Rachadura por Corrosão sob Tensão

A fissuração por corrosão sob tensão (SCC, na sigla em inglês) refere-se ao aparecimento tardio de fissuras ou fraturas em materiais de liga de alumínio submetidos a tensões em meios específicos. Esse fenômeno é resultado sinérgico da ação combinada de um meio corrosivo e da tensão mecânica.

A corrosão sob tensão (SCC) ocorre principalmente em alumínio duro e ligas de alumínio ultraduras. O alumínio puro e as ligas de alumínio de baixa resistência geralmente não apresentam propensão à SCC. A SCC em ligas de alumínio é sempre intergranular. Ligas de alumínio suscetíveis à corrosão intergranular (CIG) também são sensíveis à SCC. A SCC ocorre frequentemente quando as ligas de alumínio são expostas à atmosfera, particularmente em atmosferas costeiras e água do mar. A sensibilidade à SCC aumenta com o aumento da temperatura e da umidade, da concentração de íons cloreto e com a diminuição do pH.

Medidas para prevenir ou eliminar a corrosão sob tensão em ligas de alumínio incluem:

• Tratamento térmico para aliviar tensões internas.
• A adição de elementos traço, como Mn, Cr, V, Zr e Mo, para melhorar a resistência à corrosão sob tensão por tração.
• Jateamento com microesferas para modificar o estado de tensão superficial (introduzindo tensões residuais compressivas benéficas).

Corrosão galvânica

A corrosão galvânica afeta o alumínio quando este está fisicamente ou eletroliticamente conectado a um metal mais nobre (menos reativo). Um metal nobre é qualquer metal que tenha uma reatividade menor em comparação com o alumínio. A reatividade de um metal é determinada por sua posição na série eletroquímica. Quanto mais distante um metal estiver do alumínio na série galvânica, mais severa será a corrosão. A intensidade da corrosão é maior na interface onde os dois metais se encontram e diminui à medida que a distância dessa interface aumenta. Por exemplo, se o alumínio e o latão estiverem em contato ou mesmo próximos e imersos em água do mar, forma-se uma célula galvânica. O componente de alumínio corroerá, pois atua como ânodo. Isso pode ser um problema significativo em embarcações onde conexões de latão podem estar próximas a conexões de alumínio, e ambas estão imersas em água do mar. Os elétrons fluem do alumínio (ânodo) para o latão (cátodo) através da água do mar (eletrólito).